JP2000108169A - 金型の開き方法および一時開き停止金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄い基板の場合、剛性が低いため離型エアに
よって基板が曲がりやすいので離型エアが漏れて金型と
の剥離力が低下するだけでなく、基板が反ることでスタ
ンパと横方向のずれが生じて凹凸面で変形が生じてい
た。 【解決手段】 一対の嵌合する金型の一方に、金型を軸
方向に開閉する手段と、前記開閉の量を制限する機械的
な当たり手段とを設け、さらに成形品に凹凸を形成する
薄板を保持する手段２５と、少なくとも凹凸を形成する
成形品面からエアを吹き出す手段３６、３７とを有する
ことを特徴とする金型を用い、金型を開く際に一時停止
させて、少なくとも凹凸を形成する成形品面からエアを
吹き出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】光ディスク用基板等薄円板を
射出成形する金型の開き方法および金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスクの基板は樹脂を射出成
形して作っている。そして、この射出成形に用いられる
金型の開閉機構は成形機にのみ設けられていて、金型に
はなかった。また、成形機に設けられた開閉機構は多段
の速度切り替えからなる連続動作であった。

【０００３】また、より高密度の記録をするためにスタ
ンパ上に形成する凹凸はより小さくなり、これを基板上
に転写させるために樹脂温度や金型温度を上げる傾向に
ある。

【０００４】そして、近年ＤＶＤ（Digital Versatile
Disc）に見られるように基板の厚みは今までの１．２ｍ
ｍから０．６ｍｍと半減している。これは基板のチルト
による収差が集光レンズの開口度の３乗と基板の厚みと
に比例するため、この収差を低減するには基板の厚みを
低減する必要があるためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような高密度基
板はスタンパに形成されたより微細な凹凸を基板上に転
写させて、微細な凹部に入った樹脂を硬化させた後に抜
き出すことになり、基板をスタパから剥離することはよ
り困難になってきている。

【０００６】また、基板の厚みが薄くなると剛性が低下
するため、基板を成形後にスタンパから剥離する際に基
板が曲がりやすくなる。

【０００７】そこで、スタンパから成形品である基板を
剥離する場合、スタンパと基板との間にエアを流入する
方法が従来行われているが、このエアが基板の内側に形
成された孔の方に漏れて効率的に作用しないという課題
があった。

【０００８】また、基板が曲がることで基板がスタンパ
と横方向にずれを生じ、基板をスタンパから剥離する際
に、基板に形成した凹凸の形状が変形するという課題が
あった。

【０００９】本発明は、かかる課題を鑑み、成形基板の
スタンパからの剥離性を良化することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の手段は、
一対の嵌合する金型の一方に、金型を軸方向に開閉する
手段と、前記開閉の量を制限する機械的な当たり手段を
設け、さらに成形品に凹凸を形成する薄板を保持する手
段と、少なくとも凹凸を形成する成形品面からエア等の
気体を吹き出す手段とを有することを特徴とする金型を
用い、金型を開く際に一時停止させて、少なくとも凹凸
を形成する成形品面からエアを吹き出すものである。

【００１１】本発明の第２の手段は、一対の嵌合する金
型の一方に、金型を軸方向に開閉する手段と、前記開閉
の量を制限する機械的な当たり手段を設け、さらに成形
品に凹凸を形成する薄板を保持する手段と、少なくとも
凹凸を形成する成形品面からエア等の気体を吹き出す手
段とを有することを特徴とする金型を用い、少なくとも
凹凸を形成する成形品面からエアを吹き出しながら複数
の型開き手段のうちストロークが小さい方から順番に動
かすものである。

【００１２】上記の手段によりより微細な凹凸を成形す
る場合においても、金型の離型性がよく、品質の良いデ
ィスクを生産することが可能になるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図を用いて具体的に説明する。

【００１４】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
用いる成形機の平面図を図１に示す。この成形機１はダ
ブルトグル方式である。成形機１はヒータ２で加熱溶融
した樹脂を射出スクリュ３で嵌合した金型４内に形成さ
れたキャビティ５に流入する。油圧ピストンは４つあ
る。１つめの型開閉ピストン６でトグル７を動かし、金
型４がついている３枚あるうちの１つの大プレート８を
動かすことで一対のうちの一方の金型４を開閉する。２
つめの型締ピストン９は閉じた金型４に型締め圧を発生
させる。３つめのカッタ駆動ピストン１０は成形基板に
内孔を形成するカッタを押し出す働きをする。４つめの
エジェクタ駆動ピストン１１は基板取り出し時に基板を
突き出すエジェクタとスプルを突き出すエジェクタピン
を駆動する働きがある。油圧ピストンにはピストンを押
し出す側と戻す側の両方に油の供給口があり、共にバル
ブを介して油圧モータに接続されているが、ここでは図
示していない。

【００１５】本発明の実施の形態１の金型４の断面図を
図２に示す。上半分は天方向の断面であり、下半分は地
方向から４５度回転した方向の断面である。金型４は大
きく固定金型１２と可動金型１３とに分かれ、この固定
金型１２と可動金型１３とが嵌合する。固定金型１２は
ボルト１４で大プレート８に固定されている。固定金型
１２は内側からスプルブッシュ１５、固定ブッシュ１
６、固定鏡面盤１７、固定取付盤１８から構成されてい
る。

【００１６】溶融樹脂は、射出スクリュ３の先のノズル
１９からスプルブッシュ１５の中孔を通って金型４内に
流入される。

【００１７】可動金型１３は固定金型１２近傍では内側
からエジェクタピン２０、カッタ２１、エジェクタ２
２、スタンパホルダー２３、可動鏡面盤２４、外周リン
グ２５から構成される。

【００１８】エジェクタピン２０とエジェクタ２２は、
それぞれ、不要部である内側のスプル部と成形品である
基板とを金型４から取り出す際に突き出す働きをする。
また、カッタ２１は基板に内孔を形成する働きをする。

【００１９】スタンパホルダー２３と外周リング２５と
で可動鏡面盤２４に固定されているのは、スタンパ２６
であり、主にニッケルからなり、成形基板に転写させる
凹凸が形成されている。

【００２０】可動鏡面盤２４は型締ピストン９側に可動
受け盤２７、可動取付盤２８と順に接合されている。そ
して、可動受け盤２７は可動ガイド盤２９と嵌合してい
る。また、可動受け盤２７には環状の凸部２７ａがあ
り、可動ガイド盤２９の環状の凸部２９ａと当たって可
動金型１３の飛び出し量を制限している。

【００２１】可動取付盤２８は周りを環状の可動取付盤
カラー３０を介して可動ガイド盤２９と嵌合している。
この可動取付盤カラー３０と可動受け盤２７の環状凸部
２７ａとが当たって型開きの初段での開き量を制限して
いる。

【００２２】型開き用戻しバネ３１は引張りバネで、型
締ピストン９の圧力を抜くと伸びて、上記の制限された
型開き量まで金型４を開く。

【００２３】可動取付盤２８の内側にはシリンダー３２
があり、カッタ２１、エジェクタピン２０、エジェクタ
２２の駆動機構がある。カッタ駆動ピストン１０がカッ
タ２１の根本２１ａを少量押すことで、まず、カッタ２
１が前進する。さらに、エジェクタ駆動ピストン１１が
エジェクタピン２０の根本２０ａを押すと、まず、エジ
ェクタピン２０の先２０ｂがスプル部を突き出し始め、
次にエジェクタピン２０の２つに分かれたコの字型の突
き出し部２０ｃがエジェクタ２２を押し出して成形品を
押し出す。

【００２４】３３、３４は、それぞれ、カッタ戻しバ
ネ、エジェクタ戻しバネである。シリンダ３２はシリン
ダ蓋３５を介して型締めピストン９と接続されていて、
型締ピストン９を押すと、可動受け盤２７を動かして可
動ガイド盤２９の環状凸部２９ａで制限されるまで可動
金型１３を閉じることができる。

【００２５】固定金型１２の固定取付基盤１８から固定
ブッシュ１６と固定鏡面盤１７との間に設けられた通路
は固定側エア通路３６であり、可動金型１３の可動受け
盤２７からエジェクタ２２とスタンパホルダ２３との間
に設けられた通路は可動側エア通路３７である。共に成
形基板を固定金型１２と可動金型１３から剥離する際に
エアを成形基板面で吹くためにエアを供給する。

【００２６】次に、説明した成形機１と金型４を用いて
本発明の金型の開閉動作を説明する。

【００２７】図３に本発明の実施の形態１の金型の開閉
動作の模式図を示す。金型４が閉じる場合は、まず型開
閉ピストン６を押し出すことで、トグル７を伸ばす。こ
の際、型締ピストン９に図３（ａ）に示すように引っ込
めた状態で行う。この場合、型開き用戻しバネ３１の力
が型締めピストン９からの力より強いため可動受け盤２
７の環状凸部２７ａは可動取付盤カラー３０と当たって
規制され、固定金型１２と可動金型１３とは隙間が空い
た状態のままである。

【００２８】次に、型締めピストン９に油圧をかけて型
開き用戻しバネ３１より強い力で押し出すと、図３
（ｂ）に示すように固定金型１２と可動金型１３とは当
たって完全に閉じる。この金型４を閉じた状態で型締め
ピストン９によって金型４に型締め力を発生させて、金
型４内にできたキャビティ５に溶融樹脂をスプルブッシ
ュ１５に設けたスプルから流入して固化させる。

【００２９】金型４を開く場合は、まず、型締めピスト
ン９によってかけていた型締め力をなくす。この結果、
型開き用戻しバネ３１の力によって、可動金型１３が図
３（ｃ）に示すように、可動受け盤２７の環状凸部２７
ａが可動取付盤カラー３０と当たって規制されるまで開
き停止する。この状態で、固定金型１２では固定側エア
通路３６から固定ブッシュ１６と固定鏡面盤１７との間
に導いたエアを吹き、可動金型１３では可動側エア通路
３７からエジェクタ２２とスタンパホルダ２３との間に
導いたエアを吹く。このエアによって、成形基板を固定
取付盤１８と固定ブッシュ１６、スタンパ２６、スタン
パホルダ２３等から剥離する。

【００３０】次に型開閉ピストン６を戻すことで、トグ
ル７を折り畳み、可動金型１３が取り付いた大プレート
８を動かして金型４をより開く。

【００３１】そして、取り出し機（図示せず）で基板と
スプルを取り出す。ここで、金型４での開き量は基本的
に可動取付盤カラー３０の長さで決まる。開き量を変え
て、スタンパ２６上に形成した凹凸の変形の高さを測定
した。結果を（表１）に示す。スタンパ２６上に形成し
た凹凸はトラックピッチ１．２μｍ、幅０．６μｍ、深
さ６０ｎｍの溝を形成した。成形基板の形状は、内径１
５ｍｍ、外径１２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍで、材料はポ
リカーボネート樹脂である。金型温度は１３０℃、スプ
ルとカッタは６０℃とした。最大型締力は２０トン、最
大射出速度は２００ｍｍ／ｓ、成形サイクルは１０秒と
した。

【００３２】この場合、離型エアは固定側も可動側も共
に金型を開く前から吹くように設定した。

【００３３】

【表１】

【００３４】（表１）から金型の開き量は０．１ｍｍ以
上１ｍｍ以下がよい。このように基板表面での変形がな
くなるのは、成形品である基板と金型との距離が狭く保
たれている状態で、この間に離型エアが流入するためエ
アが基板と金型とを剥離する方向に効率よく働くためと
考えられる。すなわち、エアが基板の内孔に逃げたり、
基板が反って反った方向にエアが逃げたりする恐れがな
くなるからである。

【００３５】また、板厚の薄い基板を金型から剥離する
場合でも基板を反らす必要がないため、基板上に形成し
た凹凸のピットや溝がスタンパからの剥離の際に垂直方
向に力を受け、横方向に力を受けないので形状が横方向
にずれる恐れもない。

【００３６】次にスタンパ２６のある可動金型１３側の
みのエアを吹いて実験した。結果を（表２）に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】（表２）から（表１）と同様の結果が得ら
れた。さらに、固定金型１２側のみのエアを吹いて実験
した。この場合、成形基板がスタンパ２６から完全には
剥離しなかった。

【００３９】実施の形態１では可動金型１３側にスタン
パ２６を取り付ける場合について示したが、固定金型１
２側にスタンパ２６を取り付ける場合でも同様の結果で
あった。

【００４０】（実施の形態２）本発明の実施の形態２は
実施の形態１と同じ成形機１と金型４を用いて金型を開
く動作を少なくとも一方の成形品面からエアを吹き出し
ながら複数の型開き手段のうちストロークが小さい方か
ら順番に動かすものである。このストロークの小さい型
開きは金型に設けた型開閉機構によってなされる。この
場合の型開き動作は、実施の形態１で示したように一時
的に停止するか、低速の型開き速度になる。低速になる
のは、静止状態から型開き動作を起動するためストロー
クが小さいので速度が上がらないためである。

【００４１】この場合の型開き量と成形基板の変形量も
実施の形態１と同様に調べたが、同様の結果となった。

【００４２】以上の実施の形態では金型に凹凸を形成し
たスタンパを取り付ける場合を示したが、もちろん、ス
タンパ上に凹凸が形成されていなくても良いし、スタン
パがない場合でも良い。

【００４３】本発明の形態では成形機１としてダブルト
グル方式の油圧制御のもので説明したが、もちろん、シ
ングルトグル方式でも直圧方式でも良く、また、電動制
御のものでももちろん構わない。

【００４４】また、エアーはクリーンな空気に限定され
ず、窒素ガス炭酸ガス、ヘリウムガスなど、特性が安定
で入手が容易な気体で有れば十分使用できるものであ
る。また、離型に適度な硬化促進と離型性向上が期待で
きる温度、たとえば樹脂溶融温度より１０〜５０℃程度
低めの温度に加熱制御され、圧力も制御されたものが好
ましい。

【００４５】さらに、上記説明はディスクを用いて説明
したが、円盤状の媒体に限定されず、カード状の媒体に
も適用することは、本発明の範囲である。

【００４６】

【発明の効果】上記したように本願発明によれば、金型
を開く際に一時停止させて、少なくとも凹凸を形成する
成形品面からエア等の気体を吹き出すという簡単な構成
により剛性の低い板厚の薄い基板でも成形品とスタンパ
との間に流入する離型エアが成形品とスタンパとを剥離
する方向に効率よく働き、この結果、基板の剥離によっ
て生じる表面の変形が抑制され、信号品質の良いディス
クが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の形態１または形態２の成形機の平面図

【図２】本発明の形態１または形態２の金型とその周辺
部の側面断面図

【図３】本発明の形態１の成形機における金型の状態図

【符号の説明】

１ 成形機 ２ ヒータ ３ 射出スクリュ ４ 金型 ５ キャビティ ６ 型開閉ピストン ７ トグル ８ 大プレート ９ 型締ピストン １０ カッタ駆動ピストン １１ エジェクタ駆動ピストン １２ 固定金型 １３ 可動金型 １４ ボルト １５ スプルブッシュ １６ 固定ブッシュ １７ 固定鏡面盤 １８ 固定取付盤 １９ ノズル ２０ エジェクタピン ２１ カッタ ２２ エジェクタ ２３ スタンパホルダー ２４ 可動鏡面盤 ２５ 外周リング ２６ スタンパ ２７ 可動受け盤 ２８ 可動取付盤 ２９ 可動ガイド盤 ３０ 可動取付盤カラー ３１ 型開き用戻しバネ ３２ シリンダ ３３ カッタ戻しバネ ３４ エジェクタ戻しバネ ３５ シリンダ蓋 ３６ 固定側エア通路 ３７ 可動側エア通路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の嵌合する金型を開く際に、機械的な
   当たりによって一時停止させ、少なくとも凹凸を形成す
   る成形品面から気体を吹き出す金型の開き方法。
2. 【請求項２】一対の嵌合する金型を開く際に、少なくと
   も凹凸を形成する成形品面から気体を吹き出しながら、
   複数の型開き機構のうちストロークの小さい方から順番
   に動かす金型の開き方法。
3. 【請求項３】金型の一時停止開き量が０．１ｍｍ以上１
   ｍｍ以下である請求項１または請求項２記載の金型の開
   き方法。
4. 【請求項４】一対の嵌合する金型の一方に、金型を軸方
   向に開閉する手段と、開閉量を制限する機械的な当たり
   手段とを設け、さらに成形品に凹凸を形成する薄板を保
   持する手段と、少なくとも凹凸を形成する成形品面から
   気体を吹き出す手段を有することを特徴とする一時開き
   停止金型。
5. 【請求項５】金型を軸方向に開閉する手段を軸中心もし
   くは軸に同心円上に略均等に配した請求項４記載の一時
   開き停止金型。
6. 【請求項６】金型の開き量の制限を０．１ｍｍ以上１ｍ
   ｍ以下とする請求項４記載の一時開き停止金型。